汽车电机绝缘故障排查与改善(附件)【字数：7280】
高效、低能耗的汽车电机给人们的生活带来便利，为工业生产缩减成本，但是，汽车电机长时间持续运行，会出现发热、磨损等状况，再加上周围环境等因素影响，汽车出现故障便不可避免了。本文讲述了汽车电机绝缘故障的定义、分类及原理，绝缘故障主要分为四种热老化故障、电老化故障、绝缘故障和环境老化，其中凝露故障为本文的着重点。接着，本文以凝露故障为例，说明了电机凝露故障的诊断和确定过程，并进行了一系列实验验证，最后提出了完善的解决方案，并对其进行了验证。
目录
一、汽车电机绝缘故障 2
（一）凝露故障 2
（二）电老化故障 2
（三）机械老化 2
（四）热老化故障 3
二、整车绝缘故障问题确定 3
（一）整车绝缘故障 3
（二）汽车电机绝缘故障确定 3
（三）汽车电机产生凝露及验证 4
三、问题解决过程 4
（一）报绝缘故障问题分析 4
（二）实验验证 4
（三）改善验证 9
总结 15
参考文献 16
谢辞 17
引言
从环保、技术与能源安全等角度出发，全球范围内掀起汽车电动化浪潮。汽车电动化是未来智能出行的基础，在满足节能环保的要求上，新能源汽车同时也是未来承载各种核心智能技术应用的主要载体。
汽车电机的安全运行是工厂完成生产制造的前提，其重要性不言而喻。汽车电机高效，快捷，低消耗等特点给人们的生活带来了便利，为工业生产缩减了成本，减少了劳动力，但是，汽车电机长时间持续运行，会出现发热，磨损等状况，再加上电场，机械力和周围环境等因素影响，汽车电机开始超负荷作业，出现故障便不可避免了。
本文主要讲述了试验场轻卡汽车从整车报绝缘故障到确定驱动汽车电机绝缘失效排查过程及凝露绝缘改善的整个过程。
一、汽车电机绝缘故障
汽车电机绝缘故障的原因有很多，最常见的原因就是汽车电机内部绝缘故障。造成绝缘故障的主要原因是汽车电机在运行过程中，热度、电场、湿度、机械以及周围环境等因素长期综合作用，发生一系列物理化学反应，且这些反应都是不 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
可逆转的，从而导致电气设备性能下降。绝缘故障最终会导致绝缘失效，汽车电机停止工作。
根据影响绝缘故障的因素，我们将绝缘故障的形式四种：热老化、电老化、机械老化和环境老化。
（一）凝露故障
受空气湿度的影响，一旦工作环境温度产生较大变化，就有可能导致变频器出现凝露现象，使得其内部功率器件、电路板等部位产生一定量的液态水，在与变频器内部积累的灰尘混合后，就会对变频器的电气绝缘造成严重的影响，严重的还会产生通路，导致变频器出现故障，影响正常的运行。
凝露是由于空气中的水蒸气在达到一定的饱和程度时,在一些温度相对较低的物品上凝结成水珠的一种自然现象。汽车电机发生绝缘故障是接线盒盖板发生凝露并下滴以及线缆热缩套管存在凝露导致。
温度升高时，空气中水汽含量不断增加，同时物质表面由于热惯性导致产品表面的温度低于环境温度，当湿热的空气遇到低于露点温度的物质表面时，水汽就会在物质表面形成凝露。另一种情况是在封闭环境中，当温度降低时，封闭环境的壳体内壁温度比壳体内空气温度降温快，壳体内湿热空气也会在封闭环境的壳体内壁产生凝露。凝露作用与物质比热容、升降温速率、相对湿度有关。电机运行时内部温度较高，处于室外等空气温度较低的环境中，在电机停止运行后电机壳体降温速率将会较大，易在壳体内壁上产生凝露，从而影响定子绕组的绝缘情况。一些处在湿度较大区域运行的电机，电机内部空气与环境空气交换后电机内部空气湿度较大，易在电机停机状态下产生凝露。电机运行环境的空气温度，电机内部湿度是影响电机凝露的重要因素。
（二）电老化故障
电老化又被称为电介质老化。主要表现形式有局部放电、漏电。汽车电机内部电场分布不均，绝缘层内铁芯与线圈间存在气隙等杂质，强电场集中作用下，产生局部放电。这种局部放电不会立即形成贯穿性电路通道，而是在绝缘层内形成细小的叶茎状的放电通道，在放电空间内腐蚀绝缘层，随着放电持续，腐蚀孔不断加深，形成贯穿，老化规模逐渐扩大，最终导致绝缘功能破坏乃至丧失。漏电是指绝缘体表面受到损坏，在内外电压差的作用下，形成电流通路。。
（三）机械老化
机械老化是指绝缘材料在使用过程中的自然老化，主要体现在四个方面：绝缘结构的积累损伤、出现裂痕、强度损伤及挫损。汽车电机启动时，电流会产生电磁场和热量，电磁场使绝缘层内的线圈产生作用力，反复挤压弯曲，导致绝缘层积累损伤，出现裂痕甚至断裂，热量使绝缘层表面膨胀收缩和蠕变，导致绝缘层强度受损，变得松弛，同时，线圈内绝缘层间产生摩擦，形成挫损。
（四）热老化故障
热老化即汽车电机在运行过程中，不断产生热量，长期受热后，绝缘材料的耐受强度受损，绝缘性能逐渐弱化，超负荷作业后，造成绝缘击穿，变质，损坏。绝缘材料的耐热温度直接影响了热老化的速度，研究表明，温度越高，热老化速度越快。
本文将以汽车发动机的凝露故障为例说明同类故障的确定方法和解决方案。
二、整车绝缘故障问题确定
（一）整车绝缘故障
整车耐久试验场一辆轻型载货卡车在行驶过程中突然报一级绝缘故障，该车已行驶两千多公里，如图21所示。接着，随机检查整车动力总成，使用手持式绝缘测试仪测试后发现，该车驱动电机存在绝缘故障。然后，更换一台同型号新电机继续进行整车耐久实验,装车后故障消失，轻卡使用新电机行驶两千公里后复现一级绝缘故障。
/
图21 轻型载货卡车
（二）汽车电机绝缘故障确定
彻底排查故障原因将初次报故障汽车电机重新装车进行验证，装车后故障消失排除单电机发生不可恢复性损害，猜测故障原因可能为触发型故障需要达到一定的触发条件。
轻卡使用原电机行驶一段时间后再次复现一级绝缘故障，此次立即停车检查,断电后打开电机接线盒盖板后发现密封垫上存在大量水珠，如图22所示，裸露后迅速消失，同时三相线端子与汽车电机接线盒绝缘块连接的螺丝上存在小水珠，确定电机绝缘失效由线缆和电机连接处发生绝缘故障引起。
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图22盖板凝露
（三）汽车电机产生凝露及验证
目录
一、汽车电机绝缘故障 2
（一）凝露故障 2
（二）电老化故障 2
（三）机械老化 2
（四）热老化故障 3
二、整车绝缘故障问题确定 3
（一）整车绝缘故障 3
（二）汽车电机绝缘故障确定 3
（三）汽车电机产生凝露及验证 4
三、问题解决过程 4
（一）报绝缘故障问题分析 4
（二）实验验证 4
（三）改善验证 9
总结 15
参考文献 16
谢辞 17
引言
从环保、技术与能源安全等角度出发，全球范围内掀起汽车电动化浪潮。汽车电动化是未来智能出行的基础，在满足节能环保的要求上，新能源汽车同时也是未来承载各种核心智能技术应用的主要载体。
汽车电机的安全运行是工厂完成生产制造的前提，其重要性不言而喻。汽车电机高效，快捷，低消耗等特点给人们的生活带来了便利，为工业生产缩减了成本，减少了劳动力，但是，汽车电机长时间持续运行，会出现发热，磨损等状况，再加上电场，机械力和周围环境等因素影响，汽车电机开始超负荷作业，出现故障便不可避免了。
本文主要讲述了试验场轻卡汽车从整车报绝缘故障到确定驱动汽车电机绝缘失效排查过程及凝露绝缘改善的整个过程。
一、汽车电机绝缘故障
汽车电机绝缘故障的原因有很多，最常见的原因就是汽车电机内部绝缘故障。造成绝缘故障的主要原因是汽车电机在运行过程中，热度、电场、湿度、机械以及周围环境等因素长期综合作用，发生一系列物理化学反应，且这些反应都是不 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
可逆转的，从而导致电气设备性能下降。绝缘故障最终会导致绝缘失效，汽车电机停止工作。
根据影响绝缘故障的因素，我们将绝缘故障的形式四种：热老化、电老化、机械老化和环境老化。
（一）凝露故障
受空气湿度的影响，一旦工作环境温度产生较大变化，就有可能导致变频器出现凝露现象，使得其内部功率器件、电路板等部位产生一定量的液态水，在与变频器内部积累的灰尘混合后，就会对变频器的电气绝缘造成严重的影响，严重的还会产生通路，导致变频器出现故障，影响正常的运行。
凝露是由于空气中的水蒸气在达到一定的饱和程度时,在一些温度相对较低的物品上凝结成水珠的一种自然现象。汽车电机发生绝缘故障是接线盒盖板发生凝露并下滴以及线缆热缩套管存在凝露导致。
温度升高时，空气中水汽含量不断增加，同时物质表面由于热惯性导致产品表面的温度低于环境温度，当湿热的空气遇到低于露点温度的物质表面时，水汽就会在物质表面形成凝露。另一种情况是在封闭环境中，当温度降低时，封闭环境的壳体内壁温度比壳体内空气温度降温快，壳体内湿热空气也会在封闭环境的壳体内壁产生凝露。凝露作用与物质比热容、升降温速率、相对湿度有关。电机运行时内部温度较高，处于室外等空气温度较低的环境中，在电机停止运行后电机壳体降温速率将会较大，易在壳体内壁上产生凝露，从而影响定子绕组的绝缘情况。一些处在湿度较大区域运行的电机，电机内部空气与环境空气交换后电机内部空气湿度较大，易在电机停机状态下产生凝露。电机运行环境的空气温度，电机内部湿度是影响电机凝露的重要因素。
（二）电老化故障
电老化又被称为电介质老化。主要表现形式有局部放电、漏电。汽车电机内部电场分布不均，绝缘层内铁芯与线圈间存在气隙等杂质，强电场集中作用下，产生局部放电。这种局部放电不会立即形成贯穿性电路通道，而是在绝缘层内形成细小的叶茎状的放电通道，在放电空间内腐蚀绝缘层，随着放电持续，腐蚀孔不断加深，形成贯穿，老化规模逐渐扩大，最终导致绝缘功能破坏乃至丧失。漏电是指绝缘体表面受到损坏，在内外电压差的作用下，形成电流通路。。
（三）机械老化
机械老化是指绝缘材料在使用过程中的自然老化，主要体现在四个方面：绝缘结构的积累损伤、出现裂痕、强度损伤及挫损。汽车电机启动时，电流会产生电磁场和热量，电磁场使绝缘层内的线圈产生作用力，反复挤压弯曲，导致绝缘层积累损伤，出现裂痕甚至断裂，热量使绝缘层表面膨胀收缩和蠕变，导致绝缘层强度受损，变得松弛，同时，线圈内绝缘层间产生摩擦，形成挫损。
（四）热老化故障
热老化即汽车电机在运行过程中，不断产生热量，长期受热后，绝缘材料的耐受强度受损，绝缘性能逐渐弱化，超负荷作业后，造成绝缘击穿，变质，损坏。绝缘材料的耐热温度直接影响了热老化的速度，研究表明，温度越高，热老化速度越快。
本文将以汽车发动机的凝露故障为例说明同类故障的确定方法和解决方案。
二、整车绝缘故障问题确定
（一）整车绝缘故障
整车耐久试验场一辆轻型载货卡车在行驶过程中突然报一级绝缘故障，该车已行驶两千多公里，如图21所示。接着，随机检查整车动力总成，使用手持式绝缘测试仪测试后发现，该车驱动电机存在绝缘故障。然后，更换一台同型号新电机继续进行整车耐久实验,装车后故障消失，轻卡使用新电机行驶两千公里后复现一级绝缘故障。
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图21 轻型载货卡车
（二）汽车电机绝缘故障确定
彻底排查故障原因将初次报故障汽车电机重新装车进行验证，装车后故障消失排除单电机发生不可恢复性损害，猜测故障原因可能为触发型故障需要达到一定的触发条件。
轻卡使用原电机行驶一段时间后再次复现一级绝缘故障，此次立即停车检查,断电后打开电机接线盒盖板后发现密封垫上存在大量水珠，如图22所示，裸露后迅速消失，同时三相线端子与汽车电机接线盒绝缘块连接的螺丝上存在小水珠，确定电机绝缘失效由线缆和电机连接处发生绝缘故障引起。
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图22盖板凝露
（三）汽车电机产生凝露及验证
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